[发明专利]一种含石墨烯夹层的金属基复合材料的制造方法

权利要求书

1.一种含石墨烯夹层的金属基复合材料的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、制备金属箔片若干，并水平铺开，保持表面平整；

步骤二、清洗所有金属箔片，清洗完后进行干燥；

步骤三、将石墨烯按照预定比例均匀分散于分散剂中，形成石墨烯悬浊液；

步骤四、将石墨烯悬浊液通过超声喷涂方式均匀喷洒于每个金属箔片的表面；

步骤五、将表面附着有石墨烯悬浊液的金属箔片置入真空烘干箱进行烘干，烘干后在金属箔片表面形成有均匀分布的石墨烯层；

步骤六、将烘干后的所有金属箔片上下堆叠在一起，保持每个金属箔片表面的石墨烯层朝向同一方向，形成金属箔片堆叠组件；

步骤七、利用超声焊接装置对金属箔片堆叠组件进行超声焊接，将金属箔片堆叠组件焊接成整体成型件，并在相邻金属箔片之间形成石墨烯夹层，制得含石墨烯夹层的金属基复合材料。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，其中步骤一中的若干金属箔片为等尺寸、等厚度的由可适用于超声波焊接的金属基材料制成的箔片，所述金属箔片的厚度小于等于1毫米，所述金属箔片的数量在50片以内。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，其中步骤一中的金属箔片为金属铝箔片、金属铁箔片、金属铜箔片、铝镁合金箔片、钴铬合金箔片、镍基合金箔片、不锈钢箔片、钛合金箔片或铝合金箔片；所述金属箔片的厚度为0.1-0.5mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，其中步骤三中，分散于分散剂中的石墨烯为层数在10层以内的石墨烯，所述分散剂选用有机溶剂或水性分散液，所述石墨烯悬浊液中石墨烯的重量百分比浓度小于等于5%。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，其中步骤三中，分散于分散剂中的石墨烯为单层石墨烯，所述分散剂选择乙醇、异丙酮或二甲基甲酰胺，所述石墨烯悬浊液中石墨烯的重量百分比浓度为1-4%。

6.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，其中步骤四中，通过超声喷涂装置利用超声波能量将石墨烯悬浊液打散后均匀喷洒至每个金属箔片的上表面，超声喷涂装置中超声波喷头的喷涂流量控制在1-3g/分钟，超声波喷头的工作频率控制在10-30KHz，超声波喷头将石墨烯悬浊液在每个金属箔片上表面全覆盖的均匀喷洒1-5次。

7.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，其中步骤五中，将表面附着有石墨烯悬浊液的金属箔片置入真空烘干箱进行烘干，控制真空烘干箱的烘干温度在50-70摄氏度，待金属箔片表面附着的石墨烯悬浊液中的分散剂完全挥发后取出金属箔片，在金属箔片的表面保留有均匀分布的石墨烯层。

8.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，其中步骤六中，将烘干后的所有金属箔片上下堆叠在一起，使每个金属箔片形成有石墨烯层的表面向上，并使最上面金属箔片的形成有石墨烯层的表面向下或者最上面的金属箔片选择未形成有石墨烯层的金属箔片。

9.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，其中步骤七中，将金属箔片堆叠组件放置于超声焊接装置的支撑底座上，并处于超声焊接装置的焊接冲击头下方，设定所需焊接参数后启动超声焊接装置，金属箔片堆叠组件中相邻金属箔片在超声能量和压应力作用下发生界面处局部融化和凝固，且焊接过程中界面处的石墨烯层被熔融金属包覆渗透并保留在凝固组织内，从而在相邻金属箔片之间熔合有石墨烯夹层。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，其中步骤七中，超声焊接装置的最大功率为5000瓦，超声焊接装置中加压装置加载的正压力小于等于500牛顿，超声焊接装置中超声发生器提供的超声频率为30-60KHz，超声焊接装置中焊接冲击头在金属箔片表面每个焊区的单次焊接持续时间为5-20秒。

11.一种含石墨烯夹层的金属基复合材料，其特征在于，所述含石墨烯夹层的金属基复合材料采用权利要求1-10任一项所述的制造方法制得。